The reliability study is the most important part of the engineering design process, as it is the basis of analysis and assessment of future product performance in exploitation. Since performance cannot be predicted with absolute certainty, the application of reliability theory includes probability theory and unreliability modeling. The proposed approach has been applied to assess the reliability of gear planetary power transmissions. The assessment of system reliability was determined on the basis of the block diagram method, as a function of the reliability of individual components, calculated by statistical analysis. Using the Weibull model, the reliability of the planetary gear was defined on the basis of the probability of failure of the gear teeth and the results were interpreted to assess the reliability of the component and the entire planetary train. For a more precise assessment of reliability and to avoid modeling every failure and mode of occurrence, a competitive risk model was developed. The reliability assessment study was conducted with a “bottom-up” approach. Reliability has been assessed, for instantaneous, estimated and assigned failures rate of planetary train and component.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Non-circular gears can be used in modern machines and mechanisms for the implementation of various types of motion and have high strength and compactness compared to linkage mechanisms. This article presents the force analysis of non-circular gear on the example of the planetary mechanism with elliptical gears, providing the rotationally reciprocating motion of the impeller of the stirred tank. Based on the calculation schemes of the links, kinetostatic balance equations for each link of the mechanism are compiled and solved. Reaction forces in kinematic pairs and balancing moment on the input shaft of the mechanism are found. The results can be used in the synthesis and analysis of various machines with the proposed kinematic scheme of the mechanism.
W publikacji przedstawiona została analiza wytrzymałościowa kół zębatych przekładni planetarnej. Główne obliczenia dotyczące stanu naprężeń w wieńcach zębatych przeprowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES) w programie Siemens NX. Wcześniej, w tym samym programie, przygotowano modele wirtualne kół zębatych na podstawie analitycznych obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych dla projektowanej przekładni. W celu weryfikacji otrzymanych wyników zestawiono ze sobą rezultaty otrzymane obiema metodami. Przedstawiono także uwagi i zalecania będące wskazówką przy przeprowadzaniu obliczeń numerycznych MES przekładni zębatych.
EN
In the publication has been presented the strength analysis of planetary gear wheels. The main calculations regarding the state of stress in toothed rims were performed using the finite element method (FEM) in the Siemens NX program. Before that, virtual models of gear wheels based on analytical geometric and strength calculations of the designed transmission were prepared in the same program. The results obtained with both methods were compared with each other to verify them. Comments and recommendations being a guide when performing FEM numerical calculations of gears have also been presented.
The paper presents the strength evaluation of planetary gear teeth designed for a radial sedimentation tank drive. A novel type of gear drive, composed of a closed epicyclic gear train and an open gear train with internal cycloidal gear mesh is proposed. Contact stress and root stress in the planetary gear train were determined by the finite element method and according to ISO 6336. The influence of the mesh load factor at planet gears on stress values was also established. A comparison of the results followed. It was observed that the mesh load factor on satellites depends mainly on the way the satellites and central wheels are mounted, the positioning accuracy in the carrier and the accuracy of teeth. Subsequently, a material was selected for the particular design of planetary gear and the assumed load. The analysis of the obtained results allowed assuming that in case of gears in class 7 and the rigid mounting of satellites and central wheels, gears should be made of steel for carburizing and hardening. In case of flexible satellites or flexible couplings in the central wheels and gears in class 4, gears can be made of nitriding steel.
This article attempts to solve the problem of load compensation in mesh planetary gearing, with the innovative design idea, resulting from the increased plasticity of the planet wheels (satellite). The cognitive main objective of the experimental work was carried out to identify the comparative effect of the split narrow planet gears, on the load distribution on the length of the teeth of the planet gears of the central wheel of the planetary gear. Achieving this aim, in addition to in-depth analysis, requires experimental research on a specially-built test stand and simulation tests on a solid model of the transmission using the finite element method (FEA). This article presents the concept of a novel test stand, design methodology and research on the influence of the sectional satellite wheels on the load mesh of planetary gears in mining machines.
Artykuł prezentuje koncepcję i założenia projektowe przykładowego wirnika, zastosowanego w wielowirnikowym silniku synchronicznym z magnesami trwałymi SPM. Konieczność konstruowania i badania wielowirnikowych napędów elektrycznych, wymusiła potrzeba ich integracji z przekładniami obiegowymi o dwóch stopniach swobody w nowoczesnych elektromechanicznych układach napędowych pojazdów elektrycznych.
EN
The article presents the conceptions and designing process of exemplary rotor used in multirotor’s synchronous motor with permanent magnets SPM. Necessity of designing and researching of multirotor’s electrical drives, has resulted from need of their integration with planetary gears with two degrees of freedom in modern electromechanical drive systems.
Artykuł prezentuje możliwości analizy kinematycznej przekładni planetarnych o dwóch stopniach swobody z użyciem wzorów Willisa. W drugiej części artykułu, zaprezentowano możliwości wykorzystania wyprowadzonych wzorów w analizie złożonych konstrukcyjnie przekładni planetarnych, stosowanych w elektromechanicznych układach napędowych samochodów elektrycznych.
EN
The article presents the possibilities of kinematic analysis of planetary gears with two degrees of freedom using Willis mathematical formulas. In the second part of the article, the possibilities of using formulated formulas in the analysis of complicated planetary gears used in electromechanical drives systems of electric cars are presented.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiona zostanie analiza kinematyki sprzężonych przekładni planetarnych z kołami walcowymi i stożkowymi z wykorzystaniem metody grafów konturowych. Metoda ta była już stosowana do analizy kinematyki mechanizmów dźwigniowych oraz zębatych przekładni planetarnych zwykłych i sprzężonych z kołami walcowymi. Wyprowadzono także wzór na przełożenie kinematyczne wykorzystując wzór Willisa, dzięki czemu istnieje możliwość zweryfikowania metody grafów konturowych.
EN
The paper will present an analysis of kinematics of coupled circulatory gears with cylindrical and bevel wheels with the use of contour graphs method. This method has already been used to analyze the kinematics of lever mechanisms and toothed planetary gears and planetary gears coupled with cylindrical wheels. A formula for kinematic gearing was also derived using Willis' formula, thanks to which it is possible to verify the metadata of contour graphs.
The paper presents calculations of the relative oil film value for the meshing of angle planetary gearboxes used in mining scraper conveyors. Calculating the value of this parameter was made using methodology that was compliant with ISO/TR 15144-1: 2014 (E). As a result of the analysis, it was found that exploitation of mining gears takes place under boundary or mixed lubrication conditions, with oil viscosity and surface roughness having a significant influence on these conditions.
W artykule zaprezentowano aktualny stan wiedzy w zakresie obiegowych przekładni cykloidalnych. Na podstawie jego analizy opracowano koncepcję obiegowej przekładni cykloidalnej przeznaczonej do zabudowy w układzie napędowym zakrętarek śrub i nakrętek. Przeprowadzone obliczenia analityczne w zakresie geometrii uzębienia oraz sił działających na poszczególne podzespoły przekładni umożliwiły opracowanie jej modelu przestrzennego. W artykule przestawiono założenia projektowe oraz tok obliczeniowy pozwalający na wygenerowanie ekwidystanty epicykloidy zasadniczej skróconej.
EN
State of the art in the field of planetary cycloidal gears is presented. Basing on this knowledge, the concept of cycloidal gear intended for installation in driving units of impact wrenches for screws and nuts was developed. Analytical calculations on teeth geometry and forces acting on each gear subassembly enabled preparation of its 3D model. Design assumptions as well as calculations procedure enabling generation of main epicycloid equidistant are presented.
W artykule omówiona została budowa piasty wielobiegowej przekładniowej do ręcznych wózków inwalidzkich. Urządzenie to wzbogaca ręczny napęd ciągowy o trzy biegi. Artykuł opisuje budowę funkcjonalnego prototypu opatentowanego rozwiązania technicznego. Na postawie prototypu przetestowano funkcjonalność urządzenia i na tej postawie zdefiniowano poprawki konieczne do wprowadzenia w finalnym produkcie.
EN
The article discusses the construction of a multi-speed gear hub for manual wheelchairs. This device enriches the manual string drive by three gears. The article describes the construction of a functional prototype of a patented technical solution. On the basis of the prototype, the functionality of the device was tested and on this basis the corrections necessary to be introduced in the final product were defined.
W artykule przedstawiono poszczególne kroki prototypowania przekładni zębatej na przykładzie przekładni planetarnej. Zespół wykonano z kopolimeru ABS metodą szybkiego prototypowania - MEM (Melted and Extruded Manufacturing). Każdy z etapów uzupełniono o możliwe problemy występujące podczas ich realizacji, a także możliwe sposoby ich uniknięcia lub zmniejszenia niekorzystnych skutków.
EN
The steps of prototyping gearing on the example of a planetary gear are presented in the paper. The assembly is made from ABS copolymer by rapid prototyping - MEM (Melted Extruded and Manufacturing). Each stage was supplemented by possible problems encountered during their implementation, as well as possible ways to avoid them or reduce the adverse effcets.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dotychczas teoria grafów była stosowana w modelowaniu przekładni do analizy dynamicznej, kinematycznej, syntezy, analizy struktury, optymalizacji ciągu przełożeń oraz automatycznego projektowania w oparciu o tzw. gramatyki grafowe. Metoda grafów konturowych polega na wyróżnianiu szeregu kolejnych sztywnych ogniw mechanizmów tworzących zamkniętą pętlę (tzw. kontur). Na dalszym etapie istnieje możliwość analizy otrzymanego grafu konturowego jako grafu skierowanego zależności. Przedstawiono idee wykorzystania metody struktur rozgrywających parametrycznie do opisu grafu konturowego przekładni planetarnej.
EN
Previous applications of the graph theory concerned the modeling of gears for dynamic analysis, kinematic analysis, synthesis, structural analysis, gearshift optimization and automatic design based on so-called graph grammars. Some tasks can be performed only by using methods resulting from a graph theory, e.g. enumeration of structural solutions. The contour plot method consists in distinguishing a series of consecutive rigid units of the mechanism, forming a closed loop (so-called contour). At a later stage, it is possible to analyze the obtained contour graph as a directed graph of dependence. The work presents an example of the use of game-tree structures for describing the contour graph of a planetary gear. As a result of the decomposition of the graph in the dependence on each of the vertices, game-tree structures are obtained, which allow calculate algorithmically.
This article describes machining technology of polyhedral surfaces with varying profile, which is provided by planetary motion of multiblade block tools. The features of the technology and urgency of the problem is indicated. The purpose of the study is to determine the minimum value of the clearance angle of the tool. Also, the study is carried out about changing the value of the front and rear corners during the formation of polygonal surface using a planetary gear. The scheme of calculating the impact of various factors on the value of the minimum clearance angle of the tool and kinematic front and rear corners of the instrument is provided. The mathematical formula for calculating the minimum clearance angle of the tool is given. Also, given the formula for determining the front and rear corners of the tool during driving. This study can be used in the calculation of the design operations forming multifaceted external surfaces with a variable profile by using the planetary gear.
Cycloidal drives belong to the group of planetary gear drives. The article presents the process of modelling a cycloidal gear. The full profile of the planetary gear is determined from the following parameters: ratio of the drive, eccentricity value, the equidistant (ring gear roller radius), epicycloid reduction ratio, roller placement diameter in the ring gear. Joong-Ho Shin’s and Soon-Man Kwon’s article (Shin and Know, 2006) was used to determine the profile outline of the cycloidal planetary gear lobes. The result was a scatter chart with smooth lines and markers, presenting the full outline of the cycloidal gear.
W artykule przedstawiono rozwiązanie hydraulicznego wciągnika łańcuchowego HeWŁ-3/6A, przeznaczonego do wspomagania prac dźwignicowych wykonywanych w zakładach górniczych. Wciągnik opracowano i wdrożono do produkcji w ramach projektu celowego nr ROWIII238/2013, którego wnioskodawcą była Fabryka Maszyn i Urządzeń OMAG Sp. z o.o.. Prace badawczo rozwojowe prowadzono w Instytucie Techniki Górniczej KOMAG.
EN
This paper presents the hydraulic chain hoist HeWŁ-3/6A used to support crane works performed in mining plants. The hoist was developed and put into production in the framework of targeted project no. ROW III 238/2013 which was applied for by Fabryka Maszyn i Urządzeń OMAG Sp. z o.o.. Development work was conducted in the Mining Technology Institute KOMAG.
W pracy zaprezentowano autorski projekt klatki bezpieczeństwa przeznaczony do samochodu marki Uaz 469. Projekt wykonano wg wymagań przepisów: Załączniku „J” MKS FIA Głównej Komisji Sportu Samochodowego PZM Art. 253 - Wyposażenie bezpieczeństwa (grupa N, A, R-GT). Celem projektu było uzyskanie certyfikatu zaprojektowanej klatki bezpieczeństwa, dopuszczającego pojazd do udziału w sportach rajdowych. Wymagało to wykazania dostatecznej wytrzymałości i sztywności konstrukcji, poddanej określonym przepisami przypadkom obciążenia. W tym celu przeprowadzono numeryczną analizę wytrzymałości konstrukcji z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że klatka bezpieczeństwa wykonana w sposób przedstawiony w projekcie może uzyskać certyfikat potrzebny do homologacji rajdowej samochodu w nią wyposażonego.
EN
In the paper presents an original project safety cage designed for car brand Uaz 469. The project was performed according to the requirements of the provisions: Appendix "J" ISC Motorsports Main Commission PZM Art. 253 - Safety Equipment (Group N, A, R -GT). The aim of the project was designed to obtain a certificate of safety cage, allowing the vehicle to participate in sports racing. This required a demonstration of sufficient strength and rigidity, subjected to specific provisions of the load cases. To this end, a numerical analysis of the strength of the structure of the finite element method. The calculations showed that the safety cage made as the project may need to obtain a certificate of approval racing car equipped with it.
W pracy przedstawiono problematykę związaną z wykorzystaniem przekładni obiegowych z zespołem dwuwieńcowych kół obiegowych. Tego rodzaju rozwiązania umożliwia uzyskanie przełożenia o znacznej wartości (kilkanaście do kilkadziesiąt). Podkreślono istotną pozytywną cechę przekładni jaką jest mniejsza masa oraz wymiary w porównaniu z odmianą przekładni zwykłej (o osiach stałych). Przedstawiono problem doboru wartości przełożenia I stopnia reduktora na wymiary zewnętrzne konstrukcji, a zatem i masy przekładni. Zwrócono uwagę na konieczność spełnienia określonych warunków w procesie konstruowania przekładni. Przeprowadzone analizy obliczeniowe prowadzą do stwierdzenia, że w przypadku przekładni obiegowej z zespołem dwuwieńcowych kół satelitarnych istnieją ograniczenia konstrukcyjne wpływające na krytyczny dobór wartości przełożeń poszczególnych stopni przekładni. Podkreślono zalety zastosowania rozważanego typu przekładni na procesy rozruch układu napędowego z zainstalowaną przekładnią obiegową.
EN
The paper presents the problems connected with the use of two-stage planetary gear with dual satellite wheels. This type of solution allows a ratio of significant value (several to several tens). Highlighted a significant positive characteristic that the transmission is smaller mass and dimensions as compared with the normal variation of the transmission (with axes fixed). Presents the problem of the selection of the gear ratio of the first stage regulator to the external dimensions of the structure, and hence the weight of the gear. Highlighted the need to meet certain conditions in the process of design gear. Performed computational analysis leads to the conclusion that in the case of two-stage planetary gear with dual satellite wheels, there are structural limitations that affect the choice of gear ratios individual gear stages . Highlights the advantages of using gear type prudent to start processes powertrain with planetary gear installed.
W pracy przedstawiono problematykę związaną z projektowaniem i wykorzystaniem drogowych barier ochronnych, stanowiących środki bezpieczeństwa w transporcie drogowym. Zwrócono uwagę na wymagania stawiane tego typu konstrukcjom, mającym zapewniać bezpieczeństwo w miejscach szczególnie niebezpiecznych, narażonych na występowanie kolizji drogowych. Zaprezentowana w pracy numeryczna symulacja testu zderzeniowego, określonego normą PN-EN 1317, umożliwiła określenie stopnia wytężenia i odkształcenia analizowanej bariery ochronnej. Otrzymane wyniki obliczeń potwierdziły dostateczną wytrzymałość konstrukcji oraz spełnianie określonego przepisami poziomu powstrzymywania bariery H1. Podkreślono zalety wykorzystania numerycznej analizy z wykorzystaniem metody elementów skończonych w procesie projektowania drogowych barier ochronnych.
EN
The paper presents the issues related to the design and use of road safety barriers, which are security measures in road transport. Attention was drawn to the requirements of this type of constructions, having to provide security in places particularly dangerous, exposed to the occurrence of road traffic collisions. Work presented in numerical simulation of crash test referred to PN-EN 1317, allowed the determination of the degree of effort and strain analyzed barrier. The results of calculations confirmed sufficient structural strength and to fulfill the statutory level of containment barriers H1. Highlights the advantages of the use of numerical analysis using the finite element method in the design of road safety barriers.
The paper contains kinematical and dynamical analysis of high power planetary gear of 2KH type. The analysis was performed using graphical methods: bond-graph and classical block diagram language. The nonlinear properties of the system were considered.
PL
Istnieje wiele metod modelowania i symulacji układów mechanicznych (napędzanych w różny sposób, np.hydrauliczny). Efektywne modelowanie przekładni i elementów transmisji w maszynach roboczych i ciężkich pojazdach wymaga uwzględnienia wielu zjawisk fizycznych oraz opracowania modeli wielu części i podzespołów konstrukcyjnych. Zastosowana przez autorów metoda grafów przepływu mocy (zwana również metodą grafów wiązań) spełnia wyżej wymienione wymagania. Metoda służy do opisu układów dynamicznych, posługuje się zestawem zmiennych uogólnionych pogrupowanych w pary, umożliwiających wykorzystanie analogii pomiędzy podukładami mechanicznymi, elektrycznymi, hydraulicznymi i innymi. Iloczyn odpowiedniej pary zmiennych uogólnionych daje moc, stąd nazwa metody. Otrzymany model w postaci grafu zorientowanego może być dalej używany do otrzymania modelu zjawisk fizycznych zachodzących w urządzeniu w postaci układu równań różniczkowych pierwszego rzędu (ODE) lub układu równań algebraiczno-różniczkowych (DAE), który to układ można potem rozwiązywać, w zależności od rozmiarów i postaci układu równań metodami analitycznymi i numerycznymi.Istnieje ponadto łatwa metoda konwersji gradu wiązań do schematu blokowego, co umożliwia wykorzystanie gotowego oprogramowania np.Matlab/Simulink lub Scilab. Istotna dla inżyniera, użytkownika metody jest możliwość przekształcania i upraszczania grafu przepływu mocy (podobnie jak upraszcza się modele w postaci schematów blokowych), co prowadzi do znacznej redukcji rozmiarów modelu, a tym samym zmniejsza się rozmiar otrzymanego modelu matematycznego, a ewentualna konwersja na schemat blokowy staje się prostsza. Metoda umożliwia uwzględnienie nieliniowości zjawisk fizycznych oraz nieliniowości geometrycznych. Obecnie wraz z rozwojem oprogramowania umożliwiającego budowę modeli w postaci grafów przepływu mocy, metodę zalicza się do graficznych języków programowania wysokiego poziomu. W pracy będą przedstawione obliczenia dynamiki przekładni planetarnej 2KH dużej mocy przeznaczonej do kombajnów górniczych i maszyn budowlanych. Na rys.1.przedstawiono graf wiązań przekładni, na którego podstawie generuje się równania dynamiki układu.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.